第8章典型无机材料的合成

《第8章典型无机材料的合成》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章典型无机材料的合成（121页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、晶体生长方法晶体生长方法 固相生长法固相生长法气相生长法气相生长法流变相反应法流变相反应法溶液生长法溶液生长法熔体生长法熔体生长法陶器陶器 瓷器瓷器以粘土为主要原料烧成的硅酸盐制品：以粘土为主要原料烧成的硅酸盐制品： 沸石、分子筛沸石、分子筛 zeolite陶瓷（陶瓷（CeramicsCeramics）是一类无机非金属固体是一类无机非金属固体材料。陶瓷材料的形态可以分为材料。陶瓷材料的形态可以分为单晶、烧结单晶、烧结体、玻璃、复合体和结合体体、玻璃、复合体和结合体，这些形态各有，这些形态各有利弊：单晶具有精密功能，但成型加工困难，利弊：单晶具有精密功能，但成型加工困难，成本高，硬而脆。多晶陶瓷

2、材料往往采用烧成本高，硬而脆。多晶陶瓷材料往往采用烧结方式成型。陶瓷的典型代表有瓷器、耐火结方式成型。陶瓷的典型代表有瓷器、耐火材料、水泥、玻璃和研磨材料等。材料、水泥、玻璃和研磨材料等。陶瓷陶瓷精细陶瓷精细陶瓷在组成上，传统陶瓷往往是采用在组成上，传统陶瓷往往是采用杂质较多的天然原杂质较多的天然原料料（如硅酸盐），在常温下成型、在高温下烧结而（如硅酸盐），在常温下成型、在高温下烧结而成的烧结体。这种陶瓷材料称作成的烧结体。这种陶瓷材料称作传统陶瓷传统陶瓷。制陶工。制陶工艺近几十年来发展迅速，制得了广泛应用在电子、艺近几十年来发展迅速，制得了广泛应用在电子、能源诸多领域的耐热性、机械强度、耐腐

3、蚀性、绝能源诸多领域的耐热性、机械强度、耐腐蚀性、绝缘性以及各种电磁优越性能的新型陶瓷材料，称之缘性以及各种电磁优越性能的新型陶瓷材料，称之为为精细陶瓷精细陶瓷（Fine CeramicsFine Ceramics），或），或先进陶瓷先进陶瓷、高技高技术陶瓷术陶瓷。精细陶瓷材料有各种化学成分，包括硅酸盐、氧化精细陶瓷材料有各种化学成分，包括硅酸盐、氧化物、碳化物、氮化物及铝酸盐等。虽然大多数陶瓷物、碳化物、氮化物及铝酸盐等。虽然大多数陶瓷材料含有金属离子，但也有例外。材料含有金属离子，但也有例外。陶瓷陶瓷精细陶瓷精细陶瓷某些精细陶瓷的应用实例某些精细陶瓷的应用实例 材料材料特特 性性应用领域应

4、用领域用用 途途代表物质代表物质电子材料压电压电性性点火元件、压电点火元件、压电滤波器、表面波滤波器、表面波器件，压电变压器件，压电变压器、压电振动器器、压电振动器引燃器、引燃器、FM、TV，钟表、，钟表、超声波、手超声波、手术刀术刀Pb(Zr,Ti)O3, ZrO,LiNbO3, 水晶半导半导体体热敏电阻、非线热敏电阻、非线性半导体，气体性半导体，气体吸着半导体吸着半导体温度计，加热温度计，加热器，太阳电池，器，太阳电池，气体传感器气体传感器Fe-Co-Mn-Si-OBaTiO3CdS-Cu2S导电导电性性超导体超导体快离子导体快离子导体导电材料导电材料固体电解质固体电解质Yba2Cu3O7

5、-xNa-Al2O3,-AgI绝缘绝缘体体绝缘体绝缘体集成电路衬集成电路衬底底Al2O3, MgAl2O4磁性磁性材料材料磁性磁性硬质磁性体硬质磁性体铁氧体磁体铁氧体磁体（Ba,Sr）O6Fe2O3磁性磁性软质磁性体软质磁性体存储元件存储元件（Zn,M）Fe3O4（M=Mo,Co,Ni,Mg等） 超 硬超 硬材料材料 耐磨耗性耐磨耗性 轴轴 承承Al2O3，B4C 切切 削削 性性 车车 刀刀Al2O3，Si3N4 光学光学材料材料 荧荧 光光 性性 激光二极管激光二极管 发光二极管发光二极管全息摄影全息摄影光通讯，计测光通讯，计测GaP、GaAsGaAsP 透透 光光 性性透明导电体透明导电

6、体透明电极透明电极SnO2,In2O3 透透 光光 偏偏 光光 性性透光压电体透光压电体压电磁器件压电磁器件(Pb，La)(Zr，Ti)O3 导导 光光 性性 通讯光缆通讯光缆玻璃纤维玻璃纤维用共熔法生长制备了 多个系列的量子点玻璃样品，随着玻璃中的量子点由小到大变化，玻璃的颜色 由黄变红，这是量子尺寸量子尺寸效应的直观表现效应的直观表现。可以通过一个热辐射体（太阳、铁水、炉腔等）的颜色， 判断热辐射体的温度；而通过半导体量子点玻璃的颜色，可以估计（也可以准确分析）玻璃中 量子点的大小。图中样品的量子点直径由3.2nm逐渐增大到6.4nm. 采用湿化学法制备纳米级超细活性氧化锌，可用各种含锌物

7、料为原料，采用酸浸，浸出锌，经过多次净化除去原料中的杂质，然后沉淀获得碱式碳酸锌，最后焙解获得纳米氧化锌。 老鼠股骨骨骼照片人工合成骨骼替代品电镜照片1991年日本年日本Sumio Iijima（饭岛澄男）用电弧放电法制备用电弧放电法制备C60得到的碳炱中发现管得到的碳炱中发现管状的碳状的碳管碳的壁为类石墨二维结构，基本管碳的壁为类石墨二维结构，基本上由六元并环构成，按管壁上的碳碳键与上由六元并环构成，按管壁上的碳碳键与管轴的几何关系可分为管轴的几何关系可分为“扶手椅管扶手椅管”、“锯齿状管锯齿状管”和和“螺管螺管”三大类，按管口三大类，按管口是否封闭可分为是否封闭可分为“封口管封口管”和和“

8、开口管开口管”，按管壁层数可分为单层管（按管壁层数可分为单层管（SWNT）和多）和多层管（层管（MWNT）。管碳的长度通常只达到）。管碳的长度通常只达到纳米级（纳米级（1nm=10-9m）。）。碳纳米管碳纳米管单壁碳纳米管的电镜照片和结构示意图2008年年Kavli（卡弗里纳）纳米科学奖（卡弗里纳）纳米科学奖 2008.5.28挪威皇家科学院正式宣布将卡弗里纳挪威皇家科学院正式宣布将卡弗里纳米科学奖授予美国哥伦比亚大学教授米科学奖授予美国哥伦比亚大学教授Louis E. Brus和日本和日本NEC物理学教授物理学教授S. Iijima （饭岛澄男）。他们开创性的工作，使得后人可以把纳米）。他们

9、开创性的工作，使得后人可以把纳米技术应用于能源、环境、化学、材料、生物医学、技术应用于能源、环境、化学、材料、生物医学、电子学等领域。电子学等领域。Pb(NO3)2 aq + NaOH aq + CTABPb(OH)3- CTA+PbO2 Nanorods Pb3O4 NanorodspH = 14 at 85 oC for 3 hhydrothermal reactionat 140 oC for 5 hClO-控制合成途径控制合成途径(a)(b)1020304050607080ab 710321320330420 33244020231011222021111023102203111213

10、0002220121020011110 Intesity (A.U.)2(degree)纳米材料的研究手段纳米材料的研究手段-XRD-XRD谢乐公式、半峰宽TEM-HRTEMTEM-HRTEM纳米材料的研究手段-HRTEM将C60装入碳纳米管中观测。照射时间 通过飞秒级激光脉冲击打蓝宝石表面，在此过程中，蓝宝石喷射出原子而留下一个浅浅的弹坑。晶体经再加热和再次喷射，形成了所展示的内部深层结构。1飞秒是千万亿分之一秒。 原子力显微镜AFM2007年诺贝尔物理学奖得主，德国物理学家年诺贝尔物理学奖得主，德国物理学家葛葛林柏格林柏格（Peter Gruenberg），）， （左）和法国（左）和法国物

11、理学家物理学家费尔特费尔特（Albert Fert） 。以表彰他们在以表彰他们在1988年分别独立发现巨磁电阻效年分别独立发现巨磁电阻效应（应（giant magnetoresistance, GMR）。该）。该项发明对电脑磁盘以及各类通过磁性来记录数项发明对电脑磁盘以及各类通过磁性来记录数据的技术产生了重大影响，同时有助于今日电据的技术产生了重大影响，同时有助于今日电子元件的微型化，从而获得今年诺贝尔物理奖子元件的微型化，从而获得今年诺贝尔物理奖委员会的肯定。委员会的肯定。费尔特现为法国巴黎第十一大学（费尔特现为法国巴黎第十一大学（Universit Paris-Sud 11）物理学教授，葛